(57)【要約】【課題】感光体と転写体との間の摺擦に基づく磨耗損傷を防止する。【解決手段】回転駆動される感光体と、移送駆動される転写ベルトと、感光体と転写ベルトとを離隔状態にする離隔手段と、感光体と転写ベルトとを当接状態にする当接手段と、離隔状態における感光体の回転速度と転写ベルトの移送速度とを略同一の値に制御する第１の制御手段と、当接状態における感光体の回転速度を、離隔状態における転写ベルトの移送速度に基づいて算出された値に制御する第２の制御手段と、を含む。【選択図】図３
2013117677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動される感光体と、
移送駆動される転写ベルトと、
前記感光体と前記転写ベルトとを離隔状態にする離隔手段と、
前記感光体と前記転写ベルトとを当接状態にする当接手段と、
前記離隔状態における前記感光体の回転速度と前記転写ベルトの移送速度とを略同一の値に制御する第１の制御手段と、
前記当接状態における前記感光体の回転速度を、前記離隔状態における前記転写ベルトの移送速度に基づいて算出された値に制御する第２の制御手段と、
を含むことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記感光体は円筒形状であり、前記感光体の回転速度は前記円筒形状の断面視真円の円周における接線方向の速度であり、前記転写ベルトは断面視所定の厚さを有する無限長のベルトであり、前記転写ベルトの移送速度は、前記厚さの中心部における長さの方向の速度であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記当接状態における前記感光体の回転速度は、前記真円の直径と、前記所定の厚さをパラメータとして含むことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記感光体は複数設けられており、前記離隔手段は、前記複数の感光体すべてと前記転写ベルトとを離隔状態にし、前記当接手段は、前記複数の感光体すべてと前記転写ベルトとを当接状態にすることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記感光体は複数設けられており、前記離隔手段は、前記複数の感光体すべてと前記転写ベルトとを離隔状態にし、前記当接手段は、前記複数の感光体の中の１つの感光体と前記転写ベルトとを当接状態にすることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記感光体は複数設けられており、前記複数の感光体の中の１つの感光体と前記転写ベルトとが当接状態にある状態から、前記複数の感光体の中の前記１つの感光体を除く残りの感光体と前記転写ベルトとが当接状態に遷移するとき、前記１つの感光体の回転速度は、前記遷移の前後において、変化しないことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記複数の感光体の中の１つの感光体は、黒色のトナー像が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プリンタ等の円筒型の感光体、及びベルト状の転写体を用いた電子写真方式を用いた画像形成装置において、感光体と転写体とを当接・離間させる接離動作を行うとき、感光体と転写体との速度差が顕著であると、感光体と転写体との摺擦により、何れか若しくは双方が磨耗損傷してしまうことが知られている。
【０００３】
そこで、感光体と転写体との速度を、概ね等しい値（両者の差異が±５％以下になるよう）に設定することが一般的に行われている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、像担持体（感光体）に対する回転体（転写体）の当接・離間動作に基づく振動を低減することを目的として、像担持体（感光体）と回転体（転写体）との表面同士の相対移動速度を切り替える画像形成装置が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の技術では、感光体と転写体との速度差が若干（１％前後）程度生じてしまい、微小ながらも磨耗損傷が発生するという問題があった。また、仮に、感光体と転写体とが離間時に等速度で回転駆動していたとしても、厚みを有するベルト状の転写体が、感光体に巻き架かることにより、転写体の表面速度が遅くなることから、当接時には感光体と転写体との間に表面速度差が生じてしまうという問題があった。
【０００６】
また、特許文献１では、像担持体（感光体）と回転体（転写体）とが、離間状態と当接状態にあるときの相対速度の関係について言及されているが、上記した微小な速度差に起因する感光体と転写体との間の摺擦に基づく磨耗損傷が生じてしまうという問題は依然として解消されていない。
【０００７】
そこで本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、感光体と転写体との間の摺擦に基づく磨耗損傷を防止することにより、高画質化、及び長寿命化を、低コストで達成することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明における画像形成装置は、回転駆動される感光体と、移送駆動される転写ベルトと、前記感光体と前記転写ベルトとを離隔状態にする離隔手段と、前記感光体と前記転写ベルトとを当接状態にする当接手段と、前記離隔状態における前記感光体の回転速度と前記転写ベルトの移送速度とを略同一の値に制御する第１の制御手段と、前記当接状態における前記感光体の回転速度を、前記離隔状態における前記転写ベルトの移送速度に基づいて算出された値に制御する第２の制御手段と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、感光体と転写体との間の摺擦に基づく磨耗損傷を防止することにより、高画質化、及び長寿命化を、低コストで達成可能な画像形成装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る画像形成装置が、（ａ）離間モード状態、（ｂ）単色モード状態、及び（ｃ）フルカラーモード状態に移行したときの、感光体ドラムと転写ベルトの位置関係を説明するための縦断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る画像形成装置が、（ａ）離間モード状態、及び（ｂ）当接モード状態に移行したときの、感光体ドラムの速度と、転写ベルトの速度との関係を説明するための縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化乃至省略する。
【００１２】
本発明は、要するに、独立した駆動源を有し、回転駆動される円筒状の感光体及びベルト状の転写体の当接・離間に関して、感光体及び転写体の駆動速度を調整し、両者の表面速度差を低減することにより、摺擦による磨耗損傷を抑制することが特徴になっている。
【００１３】
まず、図１を参照して画像形成装置の概略について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す縦断面図である。図１において、φ２４ｍｍの円筒形の感光体ドラム１は、周速５０〜２００ｍｍ／ｓで回転している。感光体１の表面には帯電手段であるローラ形状の帯電器２が圧接され、感光体１の回転により従動回転している。図示しない高圧電源によりＤＣ（Direct Current）又はＤＣにＡＣ（Alternating Current）が重畳されたバイアスが印加されることにより、感光体１は一様に表面電位−５００Ｖに帯電されている。
【００１４】
そして、感光体１は潜像形成手段である露光手段３により画像情報が露光され、静電潜像が形成される。この露光工程はレーザダイオードを用いたレーザビームスキャナやＬＥＤ等で行われる。
【００１５】
現像手段である１成分接触現像器４は、図示しない高圧電源から供給される所定の現像バイアスにより、感光体１の静電潜像をトナー像として顕像化する。現像器４には帯電極性が負極である１成分トナーが収納される。
【００１６】
プロセスユニット１０は、感光体１、帯電器２、及び現像器４が一体化されたものである。プロセスユニット１０は並列に４台配設され、フルカラー画像形成時はブラック（ＢＫ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、及びシアン（Ｃ）の順で可視像を形成し、各色の可視像が、当接される転写ベルト１５に順次重ね転写されることによりフルカラー画像が形成される。
【００１７】
転写ベルト１５は、駆動兼２次転写対向ローラ２１、クリーニング対向ローラ１６、１次転写ローラ５、及びテンションローラ２０にて張架されており、図示しない駆動モータにより駆動ローラ２１を介して回転駆動されるようになっている。なお、転写ベルトの張力としてテンションローラ２０の両側をばねにより加圧している。すなわち、転写ベルト１５は、断面視所定の厚さを有する無限長のベルトである。
【００１８】
転写ベルトクリーニングユニット３２は、転写ベルト１５に対してカウンタ当接されるクリーニングブレード３１により転写ベルト１５上の転写残トナーが掻き取られることによって、クリーニングが行われる。掻き取られた転写残トナーは、図示しないトナー搬送経路を通り、中間転写体用廃トナー収納部３３に収納される。
【００１９】
1次転写ローラ５はφ１２〜１６ｍｍのスポンジローラであり、感光体１に対して転写ベルト１５を介して対向配置され、図示しない単独の高圧電源により所定の1次転写バイアス＋５００〜＋１５００Ｖを印加されることにより、感光体１上のトナー画像を転写ベルト１５に転移させる。１次転写ローラ５には、１０6〜１０8Ωの抵抗値に調整されたイオン導電性ローラ（ウレタン＋カーボン分散、ＮＢＲ（Nitril-Butadiene rubber：ニトリルブタジエンゴム）、ヒドリンゴム）や電子導電タイプのローラ（ＥＰＤＭ：エチレン・プロピレンジエンモノマ）等が用いられる。
【００２０】
転写ベルト１５に用いる材質としては、ＰＶＤＦ（フッ化ビニルデン）、ＥＴＦＥ（エチレン−四フッ化エチレン共重合体）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＴＰＥ（熱可塑性エラストマー）等にカーボンブラック等の導電性材料を分散させ、樹脂フィルム状のエンドレスベルトとしたものが用いられるが、本実施形態では、引張弾性率１０００〜２０００ＭＰａのＴＰＥにカーボンブラックを添加した単層構造の構成で、厚さ９０〜１６０μｍ、幅２３０ｍｍのベルトを用いた。また、電気抵抗としては、２３℃５０％ＲＨの環境にて、体積抵抗率１０8〜１０11Ω・ｃｍ、表面抵抗率１０8〜１０11Ω/ｃｍ（共に、三菱化学社製：ＨｉｒｅｓｔａＵＰ  ＭＣＰ−ＨＴ４５０にて測定、印加電圧５００Ｖ、印加時間１０秒）のものを使用した。
【００２１】
２次転写ローラ２５はφ１６〜２５ｍｍのスポンジローラであり、１０6〜１０8Ωの抵抗値に調整されたイオン導電性ローラ（ウレタン＋カーボン分散、ＮＢＲ、ヒドリン）や、電子導電タイプのローラ（ＥＰＤＭ）等が用いられる。ここで、２次転写ローラ２５の抵抗値が上記範囲を超えると電流が流れ難くなるため、必要な転写性を得るためには、より高電圧を印加しなければならなくなり、電源コストの増大を招く。
【００２２】
また、高電圧を印加する必要が生じるため、転写部ニップ前後の空隙にて放電が起こり、ハーフトーン画像上に放電による所謂白ポチ抜けが発生する。これは、低温低湿環境（例えば、１０℃１５％ＲＨ）で顕著である。逆に、２次転写ローラ２５の抵抗値が上記範囲を下回ると、同一画像上に存在する複数色画像部（例えば、３色重ね像）と単色画像部との転写性が両立できなくなる。これは、単色画像部を転写するには比較的低電圧でも十分な電流が流れるが、複数色画像部を転写するには、単色画像部に最適な電圧よりも高い電圧値が必要となるため、複数色画像部を転写できる電圧に設定すると、単色画像では転写電流過剰となり転写効率の低減を招くからである。
【００２３】
なお、１次転写ローラ５及び２次転写ローラ２５の抵抗値測定は、導電性の金属製板に２次転写ローラ２５を設置し、芯金両端部にそれぞれ片側４．９Ｎの荷重を掛けた状態にて、芯金と金属製板との間に１ｋＶの電圧を印加した時に流れる電流値から算出した。
【００２４】
駆動ローラ２１は、ポリウレタンゴム（肉厚：０．３〜１ｍｍ）、薄層コーティングローラ（肉厚：０．０３〜０．１ｍｍ）等が使用可能であるが、本実施形態では、温度による径変化が小さいウレタンコーティングローラ（肉厚：０．０５ｍｍ、Φ１９ｍｍ）を使用した。電気抵抗値としては、２次転写ローラ２５よりも低くなるよう、１０6Ω以下に設定した。
【００２５】
転写材は、転写材カセット２２又は手差し口４２にセットされ、給紙搬送ローラ２３、レジストローラ対２４等によって、転写ベルト１５表面のトナー画像先端部が２次転写位置に到達するタイミングに合わせて給紙され、図示しない高圧電源により所定の２次転写バイアスが印加されることにより、転写ベルト１５上のトナー画像が転写材に転移する。
【００２６】
本実施形態において、給紙は縦型パスを採っている。転写材は２次転写対向ローラ２１の曲率によって転写ベルト１５から分離され、転写材に転写されたトナー画像は定着手段４０によって定着された後、排出口４１から排出される。
【００２７】
２次転写バイアスとして、２次転写ローラ２５にプラスのバイアスを印加し、駆動ローラ２１を接地することで２次転写電界を形成する引力転写方式と、駆動ローラ２１にマイナスのバイアスを印加し、２次転写ローラ２５を接地することで２次転写電界を形成する斥力転写方式の２方式があるが、ここでは引力転写方式を採用し、通紙時の転写バイアスとして＋５〜３０μＡの電流を定電流制御により印加した。
【００２８】
また、転写材の種類によって作像プロセス速度を変更するようにした。具体的には坪量１００ｇ／ｍ2紙以上の転写材を用いる場合には作像プロセス速度を半分の速度となるようにし、定着ローラ対によって構成される定着ニップを、転写材が通常の作像プロセス速度の２倍の時間を掛けて通過することにより、トナー画像の定着性を確保できるようにした。
【００２９】
次に、図２を用いて、画像形成装置の動作モードについて説明する。図２は、本発明の実施形態に係る画像形成装置が、（ａ）離間モード状態、（ｂ）単色モード状態、及び（ｃ）フルカラーモード状態に移行したときの、感光体ドラムと転写ベルトの位置関係を説明するための図である。
【００３０】
感光体１と転写ベルト１５との当接離間動作は、図示しない接離モータ、又は駆動ローラ２１を駆動するモータ等からクラッチを介して行われ、図２に示すように、（ａ）離間モード状態、（ｂ）単色モード状態、及び（ｃ）フルカラーモード状態といった接離状態の切り替えが可能である。
【００３１】
すなわち、（ａ）離間モード状態では、すべての色の感光体１と転写ベルト１５とは離間した状態にあり、（ｂ）単色モード状態では、単色（黒：ＢＫ）の感光体１と転写ベルト１５のみが当接し、他の色の感光体１と転写ベルト１５とは、離間した状態にあり、（ｃ）フルカラーモード状態では、すべての色の感光体１と転写ベルト１５とが当接した状態にある。
【００３２】
次に、図３を用いて、感光体ドラム１の速度と、転写ベルト１５との速度の関係について説明する。図３は、本発明の実施形態に係る画像形成装置が、（ａ）離間モード状態、及び（ｂ）当接モード状態に移行したときの、感光体ドラムの速度と、転写ベルトの速度との関係を説明するための図である。なお、感光体１の回転駆動及び回転速度の制御、並びに転写ベルト１５の移送駆動及び移送速度の制御は、画像形成装置１００内の図示しない制御部によって行われる。
【００３３】
本実施形態では、図２における（ａ）離間モード状態から、（ｃ）フルカラーモード状態への切り替えの際、図３（ａ）に示すように、転写ベルト１５の厚み中心部での長さ方向の移動速度をＶ０［ｍｍ／ｓ］、転写ベルト１５の厚みをｔ［ｍｍ］、離間時の感光体１の表面速度（各色共通）をＶ１［ｍｍ／ｓ］（図３（ａ））、当接時の感光体１の表面速度を（各色共通）Ｖ２［ｍｍ／ｓ］（図３（ｂ））、感光体１（各色共通）の直径をＲ［ｍｍ］としたとき、Ｖ０＝Ｖ１、Ｖ２＝Ｖ０＊Ｒ／（Ｒ＋ｔ）となるように設定した。なお、感光体１は円筒形状を有しているので、ここでいう表面速度とは、断面視真円の円周における接線方向の速度のことである。
【００３４】
具体的には、例えば、Ｖ０＝１５０．００［ｍｍ／ｓ］、ｔ＝０．１５０［ｍｍ］、Ｒ＝２４．００［ｍｍ］の条件においては、Ｖ１＝１５０．００［ｍｍ／ｓ］、Ｖ２＝１４９．０６８［ｍｍ／ｓ］に設定し、図２における（ａ）離間モード状態から、（ｃ）フルカラーモード状態に切り替わるのと同時に（各感光体１と転写ベルト１５とが接触するのと同時に）、感光体１の表面速度が、Ｖ１からＶ２に遷移するよう回転駆動速度を変化させるのである（図３（ａ）→（ｂ））。
【００３５】
逆に、図２における（ｃ）フルカラーモード状態から、（ａ）離間モード状態に切り替わるのと同時に（各感光体１と転写ベルト１５とが離間するのと同時に）、感光体１の表面速度が、Ｖ２からＶ１に遷移するよう回転駆動速度を変化させるのである（図３（ｂ）→（ａ））。このように、回転駆動速度を変化させることにより、各感光体１と転写ベルト１５との摺擦を低減することが可能である。
【００３６】
また、図２における（ｂ）単色モード状態、例えば、黒（ＢＫ）単色モード状態から、（ｃ）フルカラーモード状態への切り替えの際も同様に、転写ベルト１５との接離状態が変化する「イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）」の各色の感光体１の回転駆動速度を変化させることにより、カラー感光体１と転写ベルト１５との摺擦を低減することが可能である。
【００３７】
なお、図２における（ｂ）単色モード状態、例えば、黒（ＢＫ）単色モード状態から、（ｃ）フルカラーモード状態への切り替えの際、黒（ＢＫ）の感光体１と転写ベルト１５とは、（ｂ）単色モード状態であっても（ｃ）フルカラーモード状態であっても、両者は当接状態のままであるから、回転駆動速度を変化させる必要はない。このように、カラー感光体１と転写ベルト１５との接離状態切り替え時の表面速度の調整は、転写ベルト１５側で行うのではなく、感光体１側の回転駆動速度の変更によって行うことが望ましい。
【００３８】
次に、他の実施形態について説明する。接離状態の切り替えとして、図２における（ａ）離間モード状態を有さず、（ｂ）単色モード状態、例えば、黒（ＢＫ）単色モード状態と、（ｃ）フルカラーモード状態との２通りしか具備しない画像形成装置においても、本発明を適用することが可能である。
【００３９】
すなわち、黒感光体１は転写ベルト１５に常時当接しているため、転写ベルト１５の厚み中心部での移動速度をＶ０［ｍｍ／ｓ］、転写ベルト１５の厚みをｔ［ｍｍ］、黒感光体１の表面速度をＶ２［ｍｍ／ｓ］、黒感光体１の直径をＲ［ｍｍ］としたとき、Ｖ２＝Ｖ０＊Ｒ／（Ｒ＋ｔ）となるよう設定しておくことにより、黒感光体１と転写ベルト１５との摺擦を最小限に抑制することが可能である。
【００４０】
さらに、カラー感光体１と転写ベルト１５との速度設定についても、前述と同様である。
転写ベルト１５の厚み中心部での移動速度をＶ０［ｍｍ／ｓ］、転写ベルト１５の厚みをｔ［ｍｍ］、当接時の感光体１の表面速度を（カラー各色共通）Ｖ２［ｍｍ／ｓ］、感光体１（各色共通）の直径をＲ［ｍｍ］としたとき、Ｖ２＝Ｖ０＊Ｒ／（Ｒ＋ｔ）となるように設定しておくことにより、カラー感光体１と転写ベルト１５との摺擦を最小限に抑制することが可能である。このとき、黒感光体１は転写ベルトに当接した状態のままであるため、黒感光体１の表面速度は変化しない。
【００４１】
このように、本発明によれば、感光体と転写体との速度差を低減し、摺擦による磨耗損傷を抑制することができることから、感光体周期・転写体周期に基づく横スジ画像の発生を抑制することができると共に、感光体と転写体とを長寿命化することができるため、高画質化、長寿命化を達成することができる。しかも、回転速度読み取り機構（エンコーダ）等のような、新たな構成を付加する必要がないため、低コストで実現することが可能である。
【００４２】
以上、本発明の好適な実施の形態により本発明を説明した。ここでは特定の具体例を示して本発明を説明したが、特許請求の範囲に定義された本発明の広範囲な趣旨及び範囲から逸脱することなく、これら具体例に様々な修正及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１    感光体（ドラム）
２    帯電器
３    露光手段
４    （１成分接触）現像器
５    １次転写ローラ
１０    プロセスユニット
１５    転写ベルト
１６    クリーニング対向ローラ
２０    テンションローラ
２１    駆動ローラ
２２    転写材カセット（転写材）
２３    給紙搬送ローラ
２４    レジストローラ対
２５    ２次転写ローラ
３１    クリーニングブレード
３２    転写ベルトクリーニングユニット
３３    中間転写体用廃トナー収納部
４０    定着手段
４１    排出口
４２    手差し口
１００    画像形成装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４４】
【特許文献１】特開２００６−２１５１１７号公報
【図１】
2013117677.tif 000003
【図２】
2013117677.tif 000004
【図３】
2013117677.tif 000005